DETERMIN AOON DE LA PRESION ATMOSFERlCA MEDIANTE UN EXPERlMFNID. 11. Riveros R. y J. Rubio O.

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1 Revista Mexicana de Física 23 (1974) El - ES El DETERMIN AOON DE LA PRESION ATMOSFERlCA MEDIANTE UN EXPERlMFNID p-v 11. Riveros R. y J. Rubio O. Instituto de Física. Universidad Nadonal Autónoma de.\féxico (Recibido: julio ) ABSTRACT: A suggesti.. e me~hod to mc3.,"urc the atmosphcric pressure by mean s of a P-V experimcnr is presenlcd. Since this method tequircs a minimal and economic cquipmeot ir is possible to employ it io any teaching laborator}' of physics. INTRODUCClON Es bien conocido que el aire tiene peso y que ejerce cierta presión sobre todos los objetos que se encuentran en su seno. Fue Torricelli 1 el primero en obtener un valor numérico para este efecto utilizando un dispositivo, que es, Con algunas modificaciones, frecuentemente utilizado en nuestros días para tales fines, En la actualidad, la presión atmosférica puede medirse por diversos procedimientos 2 y todo depende, en última instancia, de la preferencia y dt., la precisión que quiera obtener el experimentador pam la elección de alguno de ellos. El propósito fundamental de este trabajo es el de presentar un método poco usual pero muy sugestivo para la determinacióli de la presión atmosféri. ca, mediante ('1 desarrollo de un experimento P-V.

2 E2 Ri\'efOS \' Ruhio DESARROLLO Una de las propiedades básicas en el estudio <Id cnmportamientn dt' los ga~cs, la constituye la ley dt, Boyle-\1arriottc (PV ~ CH') que relaciona la presión de un gas con su volumen. a temperatura constantt.'. \'('rificar ('sta u.lación es U(la experiencia básica de laboratorio'. con la ventaja dt" qul" s{" puede realizar con un mínimo de equipo. y;: :.- pesa y;?:- jeringa ~ aguja tapón hule de Figura 1 Considérese el arreglo mostrado {'o la Figura 1. Si se atrapa una cil'r~ t.l cantidad de gas (que puede ser simplemente aire) en la jeringa. ésca se puede ('omprimir colocando di\'crsos pesos sobre el émbolo. Bajo estas C<lfldiciones la presión del gas ('stá dada por la presión atmosférica Pa más la contribución P p de los pesos colocados sobre el émbolo. Esto puede estahl<:c('r~.;{' til' 1.1 si~uient(' manera:

3 E3 (1) <:n donde TP = mg/ A con m la masa de los pesos, g la aceleración cit, la gravedad y :\ el área t'fectiva del émbolo. Sustituyendo la r<.'1ación (l) en la ecuación de Boyie-:.\larrio((c para una presie)n y un \'olum{'n inicial Po \..~ ' respec- ( \'amente, S(" othico(': (P a + mg/a) V ~ PV o o (2) Ahora bien, esta relación puede reescribirse de la slgulcnte manera: mg/a cte/v -P a- donde ~ l6 = cte. Si graficamos entonces, el peso de los objetos colocados sobre el émbolo contra el reciproco del volumen, se debe de obtener una línea recta. La Figura 2 muestra los resultados obtenidos con tres volúmenes iniciales distintos. En esta gráfica, los punws representan el profll('dio de cinco rncdicio. n('s para cada uno de los pesos utilizados. Las líncas ft'ctas obtenidas verifican la ley de Boyle-Marrioue. Ahora bien, de la ordc'nada al origen 1) de la pendiente de la recta (3), es posible obten('r el valor de la pr('sión atmosférica en el lugar donde se efectuó el experimento. En nuestro caso, a partir de las r{"nas mostradas en la Figura 2 se obtiene que de la ordenada al origen: A P a = 2,300 gramos fuerza de donde utilizando que: A ~ (2.96 í 0.03) cm 2 y g se obtiene el valor de la presión atmosférica: P a ~ (<;71 í 25) mm IIg.

4 E4 Riveros y Rubio <t N a:.. Ul ::;) LL I 1/ ljl O :::; <t a: <.'l 1/ /,1 / I / /, / / /; O CENTlMETROS CUBICOS- 1 Figura 2 Si consideramos ahora la pendiente de cada una de las rectas mosuadas en la F gura 2 se obtiene: 4.3 x ] O' gramos fuerza cm.3 para V = 19 cm' o b=avp= 3.45xl0' gramos fuerza cm" para V = 15 cm' O o O 2.3 x ]0' gramos fuerza cm 3 para V ". 1O cm" o donde b es la pendiente. Utilizando los valores de A y g mencionados con anterioridad y los de las pendientes, se obtiene que para todos los casos: P a = (57] :!: 25) mm IIg.

5 Determinación de la presión atmosférica.. E5 Finalmente creemos que es conveniente mencionar ciertas recomendaciones que contribuyen al buen funcionamiento del experimento. 1) Es conveniente que el émbolo se mueva libremente durante todo el desarrollo del mismo. Para lograr ésto, hay que reducir la fuerza de fricción existente entre las paredes del émbolo y de la jeringa. Un aceite ligero, como lo es el de cocina, proprociona buenos resultados a este respecto. 2) En general puede ocurrir que durante el desarrollo del experimento ocurran pérdidas del gas contenido en la jeringa., Es por ésto que es recomenda_ ble comprobar el volumen inicial, después de cada medida, liberando el émbo- Jo de cualquier peso. Con el fin de eliminar al máximo estas pérdidas. la aguja debe introducirse en un (apón de hule como se muestra en la Figura 1, y además puede taparse con Cera para una mayor seguridad. CONCLUSION En el presente trabajo se ha presentado otra forma de medir la presión atmosférica. Sin embargo, consideramos que el experimento que aquí hemos descrito tiene grandes posibilidades d~ ser incluído en un laboratorio de f>nseñanza media, fundamentalmente por lo económico que es y por lo motivan te que puede resultar para el alumno. REFERENCIAS l. G. Gamow and M. Cleveland, Physics (Prentiee Hall, Inc., 1969). 2. A. Felix, J. de Oyarzábal y M. Velasco, Lecciones de Física (Editorial Conrinental 1972). 3. Physical Science Study Committee, Introducción a las Ciencias Físicas (IPS) (Editorial Revené, 1971). RESUMEN En el presente trabajo se muestra un método muy sugestivo para me.. dir la presión atmosférica mediante el desarrollo de un experimento p-v. Dado lo económico del equipo necesario para el desarrollo de este experimento. éste puede emplearse en cualquier laboratorio para la enseñanza de la física.

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